多级孔隙离子凝胶电容压力传感器

超高灵敏度宽量程

仿法棍面包的多级孔隙介电层，在低压力下实现超高灵敏度，同时通过微孔扩展检测范围，兼顾宽量程。

成健 · Qingzheng, Lei · 杨奇彪 · 陈列 · 娄德元 · 陶青 · Li, Qianliang · 翟中生 · 刘顿

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

灵敏度

{'zh': '525.35', 'en': '525.35'} kPa⁻¹

检测范围

{'zh': '310', 'en': '310'} kPa

响应时间

{'zh': '50', 'en': '50'} ms

循环稳定性

{'zh': '10000', 'en': '10000'} cycles

技术优势

灵敏度超高

多级孔隙（宏孔-介孔-微孔）的协同变形与电极间距变化共同作用，将低压灵敏度推至 525.35 kPa⁻¹，远高于典型电容式传感器。

量程宽

在较高压力下，内部微孔继续压缩变形，使传感器能够响应高达 310 kPa 的压力，而不会饱和。

制造简便

利用飞秒激光还原氧化石墨烯，在 PET 基底上直接制备高导电、强附着的电极，省去复杂加工和高成本。

应用场景

• 触觉传感：高灵敏度和宽量程适合机器人指尖精细触觉，可区分轻重接触。
• 电子皮肤：柔性多孔结构可贴合复杂曲面，作为电子皮肤感知外部压力分布。
• 可穿戴健康监测：可穿戴监测呼吸和脉搏波形，无需笨重设备即可连续记录。
• 人机交互界面：快速响应和压力映射可用于手势识别和莫尔斯码输入等人机交互。
• 生理信号监测：精确捕捉呼吸率和脉搏波形，辅助健康评估和疾病预警。